关于暖通空调设计存在问题的探讨

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摘要：对于我们科学技术工作者来说，应该学与思不断。本文简述了冷热源配置、循环泵、风机配置等设计常见的一些问题，以供借鉴。设计也应有所创新，有所提高。但我们见到的常是套指标的多、拍脑袋的多、照抄照搬的多，就是缺少些科学态度，缺少些学与思，因而铸就的教训也多。下面笔者就有关暖通设计存在的问题谈一些看法和解决方案，不当之处请予指正。

关键字：冷热源配置 循环泵 风机配置解决方案

暖通设计中冷、热源存在的问题和解决方案

1、关于冷源，《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003第七章中有“台数不宜过多”、“应与空气调节负荷变化情况及运行调节要求相适应”、“台数不宜少于两台”等规定。我们在考虑冷水机组配置时，应注意避免下列情况。1.1、要避免机组台数过多问题，机组台数过多有如下缺点：(1) 单机容量下降，机组性能系数COP下降，同时使用时能耗高；(2) 机组台数多，配置的循环水泵也多，水泵并联多，并联损失高；(3) 机组台数多，配置的循环水泵多，占用机房面积就大，土建造价增加。还有一种情况就是设计者有时会将高区低区的冷水机组截然分开，其实这是没有必要的，因为高区可采用通过换热的办法，使高、低区的冷水机组合为一个系统，这样就可减少机组台数。(4) 机组台数过多，也意味着绝对故障点增多，增加维护管理的难度和工作量。

所以，应该详细计算出用户一天、一个季节、一年的小时用冷最大负荷分布图，作出合理划分，大小搭配、台数搭配（含单台多机头数量），使土建造价、设备造价、节能因素均合理地控制。 1.2、要避免机组台数过少，台数过少存在的问题有：(1) 负荷可靠性下降，一旦负荷高峰时机组出现故障，影响的比例就大；(2) 负荷适应性差。因为综合性建筑中往往配置有娱乐场所等，其面积不大、冷负荷也不大，而娱乐场所又往往有提前和延长制冷要求，机组台数少，意味着单台制冷负荷大，一旦开启，负荷就不适应，对离心式机组，往往易发生喘振现象，所以选择离心机组，要满足20%～40%负荷时能适应最小冷负荷的需要。(3) 机组台数过少，机组低负荷运行的概率高，由于机组在低负荷下运行的性能系数COP低，因而能耗会增高，出现“大马拉小车”现象。 1.3、要避免不恰当的使用多机头机组(包括多机头风冷热泵或模块化风冷热泵、模块化冷水机组)。如3台30HT―280有24个机头，3台LSRF?829M有36个机头，8台CXAH250，总冷量仅1224kW，却有32个机头，绝对故障点太多。

2、关于热源，这里只谈一点对选用电热锅炉的看法，共同商讨。

在热源选择上，目前有一个趋向，即某些部门偏好推广电热锅炉，对某个用户来说，自动化程度高，管理运行方便，也不存在环保排放问题。但笔者认为有失偏颇。首先，电是高品位能源，将它转变成低品位能源的蒸汽、95℃或60℃热水来使用，而且还有输送过程损失，从能量利用角度看，应该是不经济的。其次，对于中国能源的生产状况和总的国家宏观环境来说，电不是“清洁能源”或“环保能源”，因为我国是近80%燃煤用于发电，造成温室气体―― 的排放量仅次于美国，为世界第二。所以，用电越多，意味着温室气体―― 的排放量越多，这是对人类生存的威胁，虽属“发展中国家”的中国，也应有责任、有义务减少温室气体―― 的排放量。另外，采用电热锅炉，冬季空调峰时耗电量高出夏季耗电量3～10倍，对地方供电增加负担，不能不引起重视。值得指出的是推广冰蓄冷和电蓄热问题。冰蓄冷是为了夏季电力负荷调峰的需要，在用电低谷时蓄冰、用电高峰时融冰，既可解决电力部门电力调节的需要，对用户来说，也可减少制冷机装机容量，减少夏季高峰供电负荷，利用电力部门的峰谷电价差，在回收了因冰蓄冷增加的一次投资后(一般要1～2年)，还可降低运行费用，最大得益者是电力部门，对用户也有利，虽然这种做法并不节能。但是采用电蓄热，则由于电蓄热是采用水温差蓄热、蓄热效果差，除了蓄热水槽体积庞大、占地面积大、贮存和输送热损失大以外，还有个电力平衡问题，即冬季的电力负荷大于夏季冰蓄冷电负荷的3～4倍，比常规空调(指非冰蓄冷)也大2倍多，使得电蓄热的优点大为逊色。

二、循环水泵与风机存在问题载冷(热)体的输送离不开水泵和风机，水泵和风机的选用和配置是不可缺少的一环，对工程设计的成败是十分重要的。2.1、关于水泵，经常发生的有以下一些问题。（1）、水泵扬程偏大，有些仅需28～32m水柱的，选了40～50m水柱的水泵。多余扬程，一是靠阀门来消耗，其消耗的能量占的比例，个别工程甚至达70%；二是转变成流量，如某工程，由于流量增加，流速增加，锅炉设备入口的口径配置本来就偏小(原按25℃温差流量配置)，引起了锅炉设备的振动。选择水泵扬程大些就安全了吗?其实不然。如果未安装有限流阀、电气专业也未设计过电流保护，就有可能过载，烧毁电机；如果电气专业设计了过电流保护，则会发生水泵电机发热、电流增大，严重则不能正常启动的情况。导致水泵扬程选得偏大的原因是显而易见的，没有进行精确的水力计算和“拍脑袋估算”是主要原因，笔者建议，还是要老老实实地进行水力计算，做到心中有数，做出优质的设计成果。（2）、冷热循环水泵不分开设置。工程中常见到冷热循环水泵不分设的情况，有的是因为迁就了机房面积偏小，有的则是敷衍用户、违反有关现行《节能标准》所致。专业工作者熟知，供回水温差制冷时一般为5℃，制热时一般为10℃，而且对一般冬冷夏热地区，冬季制热负荷比夏季制冷负荷小，对南京地区，一般前者为后者的60～80%。即冬季循环水量为夏季循环水量的0.3～0.4倍，水力损失仅为供冷工况的9～16%，输送功耗仅为供冷工况时的2.7～6.4%。流量和扬程都相差较大，再加上日夜、季节变化因素，耗能也很难接近，甚至相差较大。所以，若冷热循环水泵不分设，将导致冬季能耗浪费，形成大流量小温差运行。2.2、关于风机，经常发生的有以下一些问题。（1）、风机压头选用偏大，造成的后果除与水泵扬程选得偏大产生的后果相同外，如果风机是回风机，还会引起新回风混合箱内为正压，新风进不来，新风口成为排风口，新风量不能保证人员卫生的后果。（2）、离心风机出风口方向应该顺气流方向，这一点常常未引起设计人员或订货时的注意。离心风机出风口应有足够长的直管长度，否则应顺气流方向，正确做法见《通风与空调工程施工质量验收规范》。风机入口设计也应注意使入口气流均匀进入风机；对双进风风机，风机入口离箱壁距离也应≥1.25D，D为风机进口直径。（3）、离心风机采用皮带轮传动时，现在一般也不作选择计算了，直接选择厂家设备，但应注意检查皮带是否是下紧上松，时有发生上紧下松的情况，最好还要再核算一下包角是否符合要求。（4）、目前普遍采用所谓变风量空调器，风量较大时采用2台以上风机并联，其出口风速较高，有时甚至达24m/s，设计人往往通过静压箱(实为接管箱)直接连接，造成送风噪声大，阻力损失大(突扩、突缩局部阻力系数大，接管风速又高)，应该加设渐扩管后进静压箱。（5）、排风系统中，常常会遇到多台小排风机排入竖井，末端还有一台较大排风机接力后排出，实际形成多台风机并联后再串联较大风机，此时应考虑小排风机的同时使用系数问题，做水力平衡计算，采取流量平衡的调节措施。（6）、隔震处理，风机、水泵、空调器等空调设备，风管、水管的隔震处理，应引起足够重视，境外施工单位施工图深化设计均提供各种详图，在图纸中表示也很详尽，这种做法应该引进。某水泵厂样本中有一种基础做法，泵体、减震垫和基础用地脚螺栓直接固定，虽设了减震垫却起不到减震作用，按此图施工的某工程水泵间下是会议室，造成振动噪声很大，会议室无法正常使用。设备基础应按如下做法，设备和加重混凝土块相固定，加重混凝土块下垫减震垫(不相固定)，才能达到真正的减震目的。加重混凝土块重量宜大于设备重量1.5倍以上为佳。减震设计计算必须做到详细，不能照搬、想当然，认为只要表面上做了一些措施，事实上并未达到减震的效果。（7）、送风口型式，因为不同类型的送风口有不同的送风气流流型，所以送风口的型式要考虑不同的使用场合，不能盲目采用。如某工程在客房的床头顶部使用了一般的百页风口，平顶高度又不高，造成吹冷风感，后来更换了贴附射流型的散流器，才获得较好的效果。又如某电影院椅座下的送风口，直流型气流直吹观众，观众冷得逃离，后来在风口下加了装饰档板才获得改善。（8）、水过滤器，板式热交换器的传热效率高，可在很小的温差(0.5～1.0℃以上)下进行热交换，所以在空调系统中应用较多。但有个值得注意的问题是换热器前必须设置水过滤器，且水过滤器的滤网要满足必要的细度，宜大于60目／平方厘米 。不少工程因水过滤达不到要求，换热器受堵，加上水流量偏大，使水阻增大，如某工程换热器前水过滤器滤网较粗，致使换热器前水压0.35MPa、换热器后只有0?07MPa了，阻力损失高达0.28MPa，换热器后仅0.07MPa，如何能完成系统的正常循环呢? 板式热交换器受堵与水系统冲洗是否得当也有关，系统冲洗必须隔断空调设备(包括换热器)进行，在供回水干管间增加临时旁通管，在反复冲洗供回水干管后，才能联合空调设备再进行冲洗。

参考文献：

1、空调设计中的一些基本问题值得重视，天津市建筑设计研究院，伍小亭，载于全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集；

2、空调系统若干常见问题分析，清华热能系，朱伟峰，蒋志峰，江亿，载于全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集；